DiscoveryHomeSBChapter3CN（思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院CCNA40 官方資料-CCNA Discovery- CAC建議版Discovery 中文版）

連接網(wǎng)絡(luò)家庭和小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)-第三章3.1網(wǎng)絡(luò)簡介3.1.1什么是網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)有許多不同的類型，為我們提供各種效勞。在一天的生活中，我們可能要打、看電視、聽收音機(jī)、上網(wǎng)搜索資料，甚至與另一個國家的人玩視頻游戲。所有這些活動都要依賴穩(wěn)定、可靠的網(wǎng)絡(luò)來完成。3.1.1什么是網(wǎng)絡(luò)在上世紀(jì)90年代及以前，通信技術(shù)不像現(xiàn)在這么興旺，語音、視頻和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信都需要單獨(dú)、專用的網(wǎng)絡(luò)。每個網(wǎng)絡(luò)都要使用不同的設(shè)備來訪問。、電視和計(jì)算機(jī)使用特定的技術(shù)和不同的專用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信。3.1.2網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)安裝在小型辦公室、家里和家庭辦公室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)稱為SOHO網(wǎng)絡(luò)。企業(yè)可以使用大型網(wǎng)絡(luò)來宣傳和銷售產(chǎn)品、訂購貨物以及與客戶通信。企業(yè)網(wǎng)絡(luò)和SOHO網(wǎng)絡(luò)通常提供到Internet的共享連接。3.1.3根本網(wǎng)絡(luò)組件網(wǎng)絡(luò)包含許多組件，例如個人計(jì)算機(jī)、效勞器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電纜等。這些組件可以分為四大類：主機(jī)共享的外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)參見電子版教

材練習(xí)3.1.4計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的角色所有連接到網(wǎng)絡(luò)并直接參與網(wǎng)絡(luò)通信的計(jì)算機(jī)都屬于主機(jī)。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)主機(jī)可以用作客戶端、效勞器或同時用作兩者。計(jì)算機(jī)上安裝的軟件決定了計(jì)算機(jī)扮演的角色。3.1.4計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中的角色效勞器可以同時向一個或多個客戶端提供效勞。效勞器也可以運(yùn)行多種類型的效勞器軟件。一臺計(jì)算機(jī)也可以運(yùn)行多種類型的客戶端軟件。例如，用戶在收發(fā)即時消息和收聽Internet播送的同時，可以查收電子郵件和瀏覽網(wǎng)頁。參見電子版教

材練習(xí)3.1.5點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)客戶端和效勞器軟件通常運(yùn)行在單獨(dú)的效勞器上，但一臺計(jì)算機(jī)也可以同時兼任兩個角色。在小企業(yè)和家庭中，許多計(jì)算機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中既是效勞器又是客戶端。這種網(wǎng)絡(luò)稱為點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。最簡單的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)由兩臺使用有線或無線連接方式直接相連的計(jì)算機(jī)組成。參見電子版教

材練習(xí)3.1.5點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)練習(xí)：使用兩臺PC和一條以太網(wǎng)交叉電纜創(chuàng)立一個簡單的點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。參見電子版教材3.1.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)需要創(chuàng)立物理拓?fù)鋱D來記錄各臺主機(jī)的位置及其與網(wǎng)絡(luò)連接的方式。物理拓?fù)鋱D顯示電纜的安裝位置，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備位置。3.1.6網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥壿嬐負(fù)鋱D對主機(jī)進(jìn)行分組的依據(jù)是它們使用網(wǎng)絡(luò)的方式，而不考慮它們的物理位置。主機(jī)名稱、地址、組信息和應(yīng)用程序都可以記錄在邏輯拓?fù)鋱D中。3.2.1源、通道和目的通信方式都有三個共同的要素。第一個要素是消息來源，或稱發(fā)送方。消息來源是需要向其他人或設(shè)備傳達(dá)消息的人或電子設(shè)備。第二個溝通要素是消息的目的地址的或接收方。目的地址接收并解釋消息。第三個要素稱為通道，是消息從源傳送到目的地址的途徑。3.2.2通信規(guī)那么成功的人際溝通所應(yīng)遵守的協(xié)議包括：發(fā)送方和接收方的標(biāo)識雙方一致同意的介質(zhì)或通道〔面對面、、信件、照片〕適當(dāng)?shù)臏贤Ｊ健部陬^、書面、圖示、互動或單向〕公共語言語法和句子結(jié)構(gòu)傳遞的速度和時間3.2.2通信規(guī)那么協(xié)議由消息的源、通道和目的特性決定。不同介質(zhì)采用不同的規(guī)那么協(xié)議定義消息傳輸和傳遞的詳細(xì)方式。包括以下方面：消息格式消息大小時間封裝編碼標(biāo)準(zhǔn)消息模式3.2.3消息編碼計(jì)算機(jī)通信要進(jìn)行編碼。主機(jī)之間的編碼必須采用適合介質(zhì)的形式。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的消息先由發(fā)送主機(jī)轉(zhuǎn)換成位。根據(jù)用來傳輸位的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，將每個位編碼成聲音、光波或電子脈沖的樣式。目的主機(jī)接收并解碼信號，解釋收到的消息。3.2.4消息格式當(dāng)消息從源地址發(fā)送到目的地址時，必須使用特定的格式或結(jié)構(gòu)。消息格式取決于消息的類型和傳遞通道。書信是人類書面交流最常用的方式之一。私人信件的格式數(shù)百年以來從未改變過。在許多文化中，私人信件都包含以下要素：收信人的標(biāo)識稱呼或問候信件正文結(jié)束語寄信人的身份標(biāo)識將一種消息格式〔信件〕放入另一種消息格式〔信封〕的過程稱為封裝。收信人從信封中取出信件的過程就是解封。參見電子版教

材動畫3.2.4消息格式就像信件封裝在信封中進(jìn)行投遞一樣，計(jì)算機(jī)消息也要進(jìn)行封裝。每條計(jì)算機(jī)消息在通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之前都以特定的格式封裝，稱為幀。幀就像信封一樣；它提供預(yù)定的目的主機(jī)和源主機(jī)的地址。幀的格式和內(nèi)容由消息類型及其發(fā)送通道決定。消息如果沒有正確格式化，就無法成功發(fā)送或被目的主機(jī)處理。3.2.4消息格式練習(xí)：參見電子版教材3.2.5消息大小人們在相互交流時，他們發(fā)送的消息通常會分成較小的局部或較短的句子。將一條長消息通過網(wǎng)絡(luò)從一臺主機(jī)發(fā)送到另一臺主機(jī)時，也必須將其分為許多小片段?？刂凭W(wǎng)絡(luò)中傳送的消息片段〔幀〕大小的規(guī)那么非常嚴(yán)格，并且不同的渠道有不同的規(guī)那么。幀太長或太短都無法傳送。幀大小限制規(guī)那么要求源主機(jī)將長消息分割為同時符合最小和最大長度要求的多個片段。每個片段都單獨(dú)封裝在包含地址信息的幀中，并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。在接收主機(jī)上，這些消息將被解封和重新組合，以供加工和解釋。參見電子版教材動畫3.2.6消息時間時間也是影響對方接收和理解消息的因素之一。人們通過時間來確定講話的時機(jī)、語速以及等待回應(yīng)的時長。這些都是約定的規(guī)那么。訪問方法：訪問方法決定人們可以發(fā)送消息的時間。這種時間規(guī)那么取決于環(huán)境。流量控制：在網(wǎng)絡(luò)通信中，發(fā)送主機(jī)發(fā)送消息的速度可能會快于目的主機(jī)接收和處理的速度。響應(yīng)超時：網(wǎng)絡(luò)主機(jī)也會使用規(guī)那么來指定等待響應(yīng)的時長，以及在響應(yīng)超時的情況下執(zhí)行什么操作。參見電子版教材動畫3.2.7消息模式一對一消息模式稱為單播，即消息只有一個目的地址。如果主機(jī)需要用一對多模式發(fā)送消息，那么稱為“組播〞。組播是指同時發(fā)送同一條消息到一組目的主機(jī)。如果網(wǎng)絡(luò)上所有主機(jī)都需要同時接收該消息，那么使用播送。播送代表一對全體的消息模式。3.2.8通信中的協(xié)議使用協(xié)議由源主機(jī)、通道和目的主機(jī)的特性決定。協(xié)議根據(jù)來源、通道和目的，對消息格式、消息大小、時間、封裝、編碼和標(biāo)準(zhǔn)消息模式等問題作出詳細(xì)規(guī)定。3.2.8通信中的協(xié)議使用練習(xí)，確定所屬的通信問題是與消息格式、時間、消息模式還是消息大小相關(guān)。參見電子版教材3.3.1協(xié)議的重要性計(jì)算機(jī)像人一樣，也要按照規(guī)那么或協(xié)議進(jìn)行通信。協(xié)議在本地網(wǎng)絡(luò)上尤其重要。在有線環(huán)境中，本地網(wǎng)絡(luò)定義為所有主機(jī)必須“講同一種語言〞〔用計(jì)算機(jī)術(shù)語表示就是“共享一個公共協(xié)議〞〕的區(qū)域。如果同一間房里的每個人都講不同的語言，肯定無法交流。同樣，如果本地網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備不使用同一個協(xié)議，就無法互相通信。本地有線網(wǎng)絡(luò)中最常用的協(xié)議集是以太網(wǎng)。以太網(wǎng)協(xié)議定義了本地網(wǎng)絡(luò)通信的許多方面，包括：消息格式、消息大小、時間、編碼和消息模式。3.3.2協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化的益處：方便設(shè)計(jì)簡化產(chǎn)品開發(fā)促進(jìn)競爭提供一致的互連方式便于培訓(xùn)客戶有更多的廠商可

以選擇3.3.2協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化電氣電子工程師協(xié)會〔亦稱IEEE〕負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，包括以太網(wǎng)和無線標(biāo)準(zhǔn)。IEEE委員會主要負(fù)責(zé)審批和維護(hù)連接標(biāo)準(zhǔn)、介質(zhì)要求及通信協(xié)議。每項(xiàng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都有一個編號，指代負(fù)責(zé)審批和維護(hù)該標(biāo)準(zhǔn)的委員會。負(fù)責(zé)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的委員會是802.3。3.3.2協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化以太網(wǎng)自從1973年創(chuàng)立以來，其標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷了屢次開展，用于標(biāo)準(zhǔn)更快、更靈活的技術(shù)。每個以太網(wǎng)版本都有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。例如，802.3100BASE-T代表使用雙絞線電纜標(biāo)準(zhǔn)的100兆以太網(wǎng)。此標(biāo)準(zhǔn)的具體解釋為：100是以兆位每秒(Mbps)為單位的速度BASE代表基帶傳輸T代表電纜類型，這里是指雙絞線。參見電子版教材動畫3.3.3物理尋址以太網(wǎng)當(dāng)中的主機(jī)都會獲得一個物理地址，用于在網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識自己。每個以太網(wǎng)絡(luò)接口在制造時都有一個物理地址。此地址稱為介質(zhì)訪問控制(MAC)地址。MAC地址用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的每臺源主機(jī)和目的主機(jī)。3.3.3物理尋址實(shí)驗(yàn)練習(xí)：用ipconfig/all命令顯示您的計(jì)算機(jī)的MAC地址3.3.4以太網(wǎng)通信以太網(wǎng)協(xié)議定義幀格式、幀大小、時間和編碼等。以太網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)將消息格式化為標(biāo)準(zhǔn)指定的幀結(jié)構(gòu)。幀也稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)。以太網(wǎng)幀的格式指定目的和源MAC地址的位置以及其它信息，包括：定序和定時的前導(dǎo)碼幀首定界符幀的長度和類型用于檢測傳輸錯誤的幀校驗(yàn)序列。3.3.4以太網(wǎng)通信以太網(wǎng)幀的大小限制為最大1518個字節(jié)和最小64個字節(jié)。如果幀不符合這一限制，接收主機(jī)將不作處理。除了幀的格式、大小和時間以外，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)還定義組成幀的位是如何編碼到通道中。位作為電子脈沖通過銅纜傳輸，或作為光脈沖通過光纜傳輸。3.3.4以太網(wǎng)通信練習(xí)：3.3.5以太網(wǎng)的層次設(shè)計(jì)層次式分層設(shè)計(jì)提高了效率，優(yōu)化了功能，加快了速度。層次式設(shè)計(jì)有三個根本層：接入層-提供到本地以太網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的連接。分布層-相互連接較小的本地網(wǎng)絡(luò)。核心層-分布層設(shè)備之間的高速連接。3.3.6邏輯尋址對于主機(jī)，其MAC地址不會改變；它是以物理方式分配到主機(jī)網(wǎng)卡的地址，稱為物理地址。無論主機(jī)在網(wǎng)絡(luò)中哪個位置，其物理地址都保持不變，就像人的名字一樣。IP地址那么類似于人的住址，它稱為邏輯地址，因?yàn)樗歉鶕?jù)主機(jī)位置以邏輯方式分配的。IP地址或網(wǎng)絡(luò)地址由網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)本地網(wǎng)絡(luò)分配給每臺主機(jī)。IP地址包含兩局部。一局部標(biāo)識本地網(wǎng)絡(luò)。IP地址的網(wǎng)絡(luò)局部對于所有連接到同一本地網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)都是一樣的。第二局部標(biāo)識特定主機(jī)。在同一個本地網(wǎng)絡(luò)中，IP地址的主機(jī)局部是每臺主機(jī)所獨(dú)有的。3.3.6邏輯尋址在層次網(wǎng)絡(luò)中通信的主機(jī)同時需要物理MAC地址和邏輯IP地址，就像寄送信件同時需要收信人的名字和地址一樣邏輯尋址實(shí)驗(yàn)練習(xí)：用ipconfig/all命令顯示您的計(jì)算機(jī)的IP地址3.3.7接入層、分布層和設(shè)備IP通信量根據(jù)與以下各層相關(guān)的特性和設(shè)備來管理：接入層、分布層接入層為終端用戶設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)提供連接點(diǎn)，允許多臺主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備〔通常是集線器或交換機(jī)〕連接到其它主機(jī)。和核心層。分布層為不同的網(wǎng)絡(luò)提供連接點(diǎn)，并且控制信息在網(wǎng)絡(luò)之間的流動。它通常包含比接入層功能更強(qiáng)大的交換機(jī)，以及用于在網(wǎng)絡(luò)之間路由的路由器。分布層設(shè)備控制從接入層流到核心層的通信量的類型和大小。核心層是包含冗余〔備份〕連接的高速中樞層。它負(fù)責(zé)在多個終端網(wǎng)絡(luò)之間傳輸大量的數(shù)據(jù)。核心層設(shè)備通常包含非常強(qiáng)大的高速交換機(jī)和路由器。核心層的主要目標(biāo)是快速傳輸數(shù)據(jù)。3.3.7接入層、分布層和設(shè)備練習(xí)：確定完成每項(xiàng)任務(wù)分別需要哪些地址、網(wǎng)絡(luò)組件和層。參見電子版教材3.4.1接入層接入層是網(wǎng)絡(luò)最根本的層級，是供用戶訪問其它主機(jī)和共享文件與打印機(jī)的網(wǎng)絡(luò)局部。接入層包含主機(jī)設(shè)備及其連接的第一級網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在接入層中，每臺主機(jī)都連接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在以太網(wǎng)絡(luò)中，每臺主機(jī)都可以使用點(diǎn)對點(diǎn)電纜直接連接到接入層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。3.4.2集線器的功能集線器是一種安裝在以太網(wǎng)絡(luò)接入層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它具有多個端口，用于將主機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)。從一個端口接受電子信號，然后在所有其它端口重新生成〔或重復(fù)〕同一消息并發(fā)出。3.4.2集線器的功能連接到集線器的兩臺或更多主機(jī)同時發(fā)送消息，組成消息的電子信號會在集線器中相互沖突。沖突會造成消息損壞，無法為主機(jī)所理解。集線器不會對消息進(jìn)行解碼，因此無法檢測到消息是否已損壞，于是它在所有端口重復(fù)該消息并發(fā)出。主機(jī)可以接收因沖突而損壞的消息的網(wǎng)絡(luò)區(qū)域稱為沖突域。在沖突域內(nèi)部，當(dāng)主機(jī)收到損壞的消息時，就會檢測到發(fā)生了沖突。每臺發(fā)送主機(jī)都會等待較短時間，然后再次嘗試發(fā)送或重新傳輸該消息。當(dāng)連接到集線器的主機(jī)數(shù)量增加時，沖突的概率也會增大。沖突越多，重新傳輸?shù)拇螖?shù)也越多。過多的重新傳輸會阻塞網(wǎng)絡(luò)，降低網(wǎng)絡(luò)通信速度。因此，必須限制沖突域的大小。參見電子版教材動畫3.4.2集線器的功能練習(xí)：參見電子版教材3.4.2交換機(jī)的功能以太網(wǎng)交換機(jī)是一種用于接入層的設(shè)備。像集線器一樣，交換機(jī)也可將多臺主機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)。但與集線器不同的是，交換機(jī)可以轉(zhuǎn)發(fā)消息到特定的主機(jī)。當(dāng)一臺主機(jī)發(fā)送消息到交換機(jī)上的另一臺主機(jī)時，交換機(jī)將接受并解碼幀，以讀取消息的物理(MAC)地址局部。3.4.2交換機(jī)的功能如果交換機(jī)收到的幀是發(fā)送到尚未列入MAC地址表的新主機(jī)，結(jié)果會如何？如果目的MAC地址不在表中，交換機(jī)就沒有創(chuàng)立電路所需的信息。當(dāng)交換機(jī)無法確定目的主機(jī)的位置時，就會采用“泛洪〞處理方式將消息轉(zhuǎn)發(fā)到所有連接的主機(jī)。每臺主機(jī)都將消息中的目的MAC地址與其MAC地址進(jìn)行比較，但只有地址匹配的主機(jī)才會處理該消息并響應(yīng)發(fā)送方。新主機(jī)的MAC地址如何進(jìn)入MAC地址表？交換機(jī)檢查主機(jī)之間發(fā)送的每個幀的源MAC地址，然后創(chuàng)立MAC地址表。當(dāng)新主機(jī)發(fā)送消息或響應(yīng)“泛洪〞式消息時，交換機(jī)就會立即獲取其MAC地址及其連接的端口。交換機(jī)每次讀取新的源MAC地址時，地址表都會自動更新。通過這種方式，交換機(jī)可以迅速獲取所有相連的主機(jī)的MAC地址。3.4.2交換機(jī)的功能當(dāng)一臺集線器連接到一個交換機(jī)端口時，交換時機(jī)將連接到該集線器的所有主機(jī)的MAC地址與交換機(jī)的相應(yīng)端口進(jìn)行關(guān)聯(lián)。交換機(jī)也像集線器一樣接收損壞的消息，但與集線器不同的是，它不會轉(zhuǎn)發(fā)因沖突而損壞的消息。參見電子版教材動畫3.4.2交換機(jī)的功能練習(xí)：此場景顯示了集線器和交換機(jī)如何通過網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，參見電子版教材練習(xí)3.4.4播送消息在本地網(wǎng)絡(luò)中，某臺主機(jī)需要將消息同時發(fā)送到所有其它主機(jī)可以通過“播送〞消息來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)主機(jī)需要查找信息，但又不確切了解其它主機(jī)可以提供的信息時，播送非常有用?？梢园l(fā)送播送消息到所有主機(jī)都能夠識別的唯一MAC地址。播送MAC地址實(shí)際上是一個全部由1組成的48位地址。鑒于其長度，MAC地址通常用十六進(jìn)制表示。十六進(jìn)制的播送MAC地址為，其中每個F代表二進(jìn)制地址中的四個1參見電子版教材動畫3.4.4播送消息當(dāng)一臺主機(jī)收到發(fā)送給播送地址的消息時，它會接受并處理該消息，就像該消息是直接發(fā)送給它一樣。當(dāng)某臺主機(jī)發(fā)出一條播送消息時，集線器和交換時機(jī)將該消息轉(zhuǎn)發(fā)到同一本地網(wǎng)絡(luò)連接的每臺主機(jī)。因此，本地網(wǎng)絡(luò)也稱為播送域。3.4.5交換機(jī)行為練習(xí)：確定交換機(jī)如何根據(jù)源MAC和目的MAC地址以及交換機(jī)MAC表中的信息轉(zhuǎn)發(fā)幀。參見電子版教材練習(xí)3.4.6MAC和IP在本地以太網(wǎng)絡(luò)中，僅當(dāng)幀所包含的目的地址是播送MAC地址或者與網(wǎng)卡的MAC地址對應(yīng)，網(wǎng)卡才會接受該幀。但大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序依靠邏輯目的IP地址來標(biāo)識效勞器和客戶端的位置。3.4.7地址解析協(xié)議〔ARP〕ARP將通過三個步驟來發(fā)現(xiàn)和存儲該主機(jī)的MAC地址。1.發(fā)送主機(jī)創(chuàng)立并發(fā)送一個播送幀，該幀以播送MAC地址作為其目的地址。幀中的消息含有預(yù)定目的主機(jī)的IP地址。2.網(wǎng)絡(luò)中每臺主機(jī)都會收到該播送幀，并將消息中的IP地址與其配置的IP地址進(jìn)行比較。兩者相匹配的主時機(jī)將其MAC地址傳遞給原始發(fā)送主機(jī)。3.發(fā)送主機(jī)收到消息后，將該MAC地址和IP地址信息存儲到ARP表中。參見電子版教材動畫3.5.1分布層隨著網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大，應(yīng)該將一個本地網(wǎng)絡(luò)分成多個接入層網(wǎng)絡(luò)?？梢圆捎迷S多方式，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分網(wǎng)絡(luò)，包括：物理位置邏輯功能平安要求應(yīng)用要求分布層連接這些獨(dú)立的本地網(wǎng)絡(luò)，并且控制它們之間的通信量流動。它負(fù)責(zé)確保本地網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)之間的通信量保存在本地，而只允許發(fā)往其它網(wǎng)絡(luò)的通信量通過。分布層還可以過濾輸入和輸出的通信量，以進(jìn)行平安性和通信量管理。3.5.1分布層組成分布層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用于連接網(wǎng)絡(luò)，而非單獨(dú)的主機(jī)。單獨(dú)的主機(jī)通過接入層設(shè)備〔例如集線器和交換機(jī)〕連接到網(wǎng)絡(luò)。接入層設(shè)備通過分布層設(shè)備〔例如路由器〕相互連接。3.5.2路由器的功能路由器是一種用于連接不同本地網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)的分布層，路由器轉(zhuǎn)發(fā)通信量和執(zhí)行對網(wǎng)絡(luò)有效運(yùn)行至關(guān)重要的其它功能。路由器與交換機(jī)一樣，都可以解碼和讀取所收到的消息。但交換機(jī)只能解碼〔解封〕包含MAC地址信息的幀，而路由器可以解碼幀中封裝的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包格式包含目的主機(jī)和源主機(jī)的IP地址，以及在它們之間發(fā)送的消息數(shù)據(jù)。路由器讀取IP地址的網(wǎng)絡(luò)局部，并用它來查找轉(zhuǎn)發(fā)消息到目的主機(jī)的最正確途徑。參見電子版教材動畫3.5.2路由器的功能實(shí)驗(yàn)練習(xí)：在點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)上分配不同的IP地址，并查看網(wǎng)絡(luò)通信的效果。參見電子版教材練習(xí)3.5.2路由器的功能路由器如何確定發(fā)送消息到目的網(wǎng)絡(luò)時采用的路徑？路由器上的每個端口或接口都連接到一個獨(dú)立的本地網(wǎng)絡(luò)。每個路由器都包含一個表，上面列出了所有本地連接的網(wǎng)絡(luò)及其使用的接口。這些路由表還可能包含有關(guān)路線或路徑的信息，路由器使用這些路線來連接其它非本地網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)路由器收到一個幀時，就會對該幀進(jìn)行解封裝，然后將IP地址的數(shù)據(jù)包中目的地址與路由表中的所有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配，如果目的網(wǎng)絡(luò)地址在表中，路由器就會將數(shù)據(jù)包封裝在一個新的幀中，然后將新的幀從與路徑相關(guān)的接口轉(zhuǎn)發(fā)至目的網(wǎng)絡(luò)。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到其目的網(wǎng)絡(luò)的過程稱為路由。參見電子版教材動畫3.5.3默認(rèn)網(wǎng)關(guān)當(dāng)主機(jī)發(fā)送消息到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)時，必須使用路由器。主機(jī)將目的主機(jī)的IP地址包含在數(shù)據(jù)包中。但當(dāng)它將數(shù)據(jù)包封裝到幀中時，將使用路由器的MAC地址作為幀的目的地址。這樣，路由器就會根據(jù)MAC地址接收并接受幀。源主機(jī)如何確定路由器的MAC地址？主機(jī)通過其TCP/IP設(shè)置中配置的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址獲取路由器的IP地址。默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址是連接到路由器主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的路由器接口的地址。本地網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)都使用默認(rèn)網(wǎng)關(guān)地址發(fā)送消息到路由器。當(dāng)主機(jī)知道默認(rèn)網(wǎng)關(guān)IP地址之后，便可以使用ARP確定MAC地址。然后，它將路由器的MAC地址參加要發(fā)送到其它網(wǎng)絡(luò)的幀中。3.5.3默認(rèn)網(wǎng)關(guān)必須在本地網(wǎng)絡(luò)的每臺主機(jī)上配置正確的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。如果沒有在主機(jī)TCP/IP設(shè)置中配置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，或者指定了錯誤的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，便無法將消息發(fā)送到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)。3.5.3默認(rèn)網(wǎng)關(guān)練習(xí)：一個路由器連接了三個本地網(wǎng)絡(luò)，請?jiān)赥CP/IP配置每臺主機(jī)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。參見電子版教材練習(xí)3.5.4路由器維護(hù)的表格路由器在本地網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)之間傳送信息。為此，路由器必須同時使用ARP表和路由表來存儲信息。3.5.4路由器維護(hù)的表格路由表與個別主機(jī)的地址無關(guān)。它包含網(wǎng)絡(luò)的地址以及到達(dá)這些網(wǎng)絡(luò)的最正確路徑?？梢酝ㄟ^兩種方式在路由表中參加條目：用從網(wǎng)絡(luò)中其它路由器收集到的信息動態(tài)更新，或由網(wǎng)絡(luò)管理員手動輸入信息。路由器使用路由表確定要用哪個接口來轉(zhuǎn)發(fā)消息到其預(yù)定的目的地址。如果路由器無法確定消息的轉(zhuǎn)發(fā)目的，就會丟棄該消息。網(wǎng)絡(luò)管理員使用默認(rèn)路由來配置路由表，以防止路由器丟棄數(shù)據(jù)包。默認(rèn)路由是路由器用來轉(zhuǎn)發(fā)目的IP網(wǎng)絡(luò)地址未知的數(shù)據(jù)包的接口。此默認(rèn)路由通常連接到另一個可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包到其最終目的網(wǎng)絡(luò)的路由器。3.5.4路由器維護(hù)的表格路由器將幀轉(zhuǎn)發(fā)到以下兩個位置之一：直接連接、含有實(shí)際目的主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，或目的主機(jī)路徑上的另一臺路由器。當(dāng)路由器封裝幀轉(zhuǎn)發(fā)出以太網(wǎng)接口時，必須包含目的MAC地址。如果目的主機(jī)屬于與路由器相連的本地網(wǎng)絡(luò)，那么該地址是實(shí)際目的主機(jī)的MAC地址。如果路由器必須將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到另一個路由器，就必須使用所連接的路由器的MAC地址。路由器從ARP表獲取這些MAC地址。每個路由器接口都屬于其連接的本地網(wǎng)絡(luò)，并為該網(wǎng)絡(luò)維護(hù)ARP表。ARP表包含該網(wǎng)絡(luò)中各臺主機(jī)的MAC地址和IP地址。參見電子版教材動畫3.5.4路由器維護(hù)的表格練習(xí)：確定路由器如何根據(jù)原地址和目的地址以及路由表中的信息轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。參見電子版教材練習(xí)3.5.5局域網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN)是指一個本地網(wǎng)絡(luò)，或者一組相互連接、接受統(tǒng)一管理控制的本地網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)的早期開展階段，局域網(wǎng)被定義為位于同一物理位置的小型網(wǎng)絡(luò)。雖然局域網(wǎng)可以是安裝在家庭或小型辦公室中的單個網(wǎng)絡(luò)，但其定義已經(jīng)開展為包括那些相互連接、有數(shù)百臺主機(jī)、安裝于多幢大樓和多個地點(diǎn)中的本地網(wǎng)絡(luò)。重要一點(diǎn)是，一個局域網(wǎng)中的所有本地網(wǎng)絡(luò)都受到統(tǒng)一的管理控制。局域網(wǎng)的其它常見特征包括：通常使用以太網(wǎng)或無線協(xié)議、支持高數(shù)據(jù)速率?！皟?nèi)部網(wǎng)〞通常用于表示一個組織的專用局域網(wǎng)，只有該組織的成員、員工或其他獲得授權(quán)的人員可以訪問。3.5.5局域網(wǎng)3.5.5局域網(wǎng)3.5.6添加主機(jī)到本地和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)在局域網(wǎng)中，可以將所有主機(jī)都安裝到一個本地網(wǎng)絡(luò)中，或者分開安裝到由分布層連接的多個網(wǎng)絡(luò)中。將所有主機(jī)放在一個本地網(wǎng)絡(luò)中可便于它們相互查找，這是因?yàn)樵谕粋€播送域中，主機(jī)可以使用ARP來相互查找。3.5.6添加主機(jī)到本地和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)將一些主機(jī)劃分到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)可以減小通信量需求的影響。但如果不使用路由，兩個網(wǎng)絡(luò)之間的主機(jī)無法進(jìn)行通信。路由器會增加網(wǎng)絡(luò)配置的復(fù)雜性，并且可能在不同網(wǎng)絡(luò)之間發(fā)送數(shù)據(jù)包時產(chǎn)生延遲或時滯。3.5.7學(xué)習(xí)使用PacketTracerPacketTracer是Cisco開發(fā)的一個圖形化學(xué)習(xí)和模擬工具，可以幫助用戶創(chuàng)立模型和了解網(wǎng)絡(luò)工作原理。用戶可以使用PacketTracer創(chuàng)立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，然后設(shè)備之間發(fā)送數(shù)據(jù)包，觀察所用協(xié)議的交互，以測試該網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。參見電子版教材動?.5.7學(xué)習(xí)使用PacketTracerPacketTracer練習(xí)熟悉PacketTracer的用戶界面。創(chuàng)立一個簡單網(wǎng)絡(luò)模型，觀察網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作方式。用兩臺主機(jī)和一個集線器創(chuàng)立一個以太網(wǎng)絡(luò)，觀察ARP、播送和ping(ICMP)通信量。參見電子版教材

練習(xí)3.6.1規(guī)劃以太網(wǎng)并整理成文檔大多數(shù)本地網(wǎng)絡(luò)都采用以太網(wǎng)技術(shù)。此技術(shù)用于正確設(shè)計(jì)和構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)時，快速而有效。前期規(guī)劃對于構(gòu)建一個有效的網(wǎng)絡(luò)非常關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的第一步是收集網(wǎng)絡(luò)使用方式的信息，包括：網(wǎng)絡(luò)要連接的主機(jī)數(shù)目和類型要使用的應(yīng)用程序共享和Internet連接要求平安性和隱私保護(hù)事項(xiàng)可靠性和正常運(yùn)行時間預(yù)期連接要求，包括有線和無線3.6.1規(guī)劃以太網(wǎng)并整理成文檔主機(jī)的數(shù)量和類型-最終用戶處于哪些位置？他們使用什么類型的硬件？效勞器、打印機(jī)及其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處于哪些位置？應(yīng)用程序-網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行哪些類型的應(yīng)用程序？要共享的數(shù)據(jù)和效勞-誰需要訪問哪些文件和網(wǎng)絡(luò)資源〔如打印機(jī)〕？帶寬要求〔速度〕-最終用戶可以接受的速度為多少？所有用戶是否需要相同的吞吐量？應(yīng)用程序?qū)ν掏铝坑泻斡绊?？平安?網(wǎng)絡(luò)上移動的數(shù)據(jù)屬于私人或機(jī)密性質(zhì)嗎？未獲授權(quán)者訪問此信息是否會損害他人？可靠性-網(wǎng)絡(luò)重要性如何？是否需要全天候運(yùn)作〔稱為最長運(yùn)行時間〕？可以容忍的關(guān)閉時間為多長？無線要求-是否有任何或所有最終用戶需要無線連接？3.6.1規(guī)劃以太網(wǎng)并整理成文檔在規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時，必須考慮許多事項(xiàng)。在購置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備